Calculadora de velocidad crítica de resorte
Calcular la frecuencia de sobretensión y las velocidades críticas para resortes helicoidales.
Parámetros de cálculo
Basado en la norma ISO 13906 y la teoría de la dinámica de resortes
Resultados del análisis de velocidad crítica
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Evaluación de frecuencia de sobretensiones:
Cómo funciona la calculadora
Fenómeno de la oleada primaveral
La sobretensión elástica se produce cuando la frecuencia de excitación coincide con la frecuencia natural del alambre del resorte, lo que provoca vibraciones resonantes a lo largo de la longitud del resorte.
Cálculo de frecuencia natural
Para los resortes helicoidales, la primera frecuencia natural es:
donde:
- fs — frecuencia de sobretensión (Hz)
- n — número de bobinas activas
- GRAMO — módulo de corte (Pa)
- ρ — densidad del material (kg/m³)
Velocidad crítica
La velocidad de rotación crítica en la que puede producirse una sobretensión:
donde k es el número armónico (normalmente 1 para el fundamental)
Velocidad de onda
La velocidad de las ondas de tensión en el material del resorte:
Índice de primavera
El índice de resorte afecta el comportamiento de las oleadas:
- do < 4: Difícil de fabricar, alto estrés.
- C = 4-12: Rango normal para la mayoría de los resortes
- C > 12: Propenso a enredarse y doblarse
Propiedades del material
| Material | Módulo de corte (GPa) | Densidad (kg/m³) |
|---|---|---|
| Cable musical | 81.7 | 7850 |
| Acero inoxidable 302 | 69.0 | 7900 |
| Cromo silicio | 77.2 | 7850 |
| Bronce fosforado | 41.4 | 8800 |
Métodos de prevención
- Frecuencia natural del resorte de diseño > 13× frecuencia de operación
- Utilice resortes de paso variable para romper la resonancia.
- Añadir amortiguación (resortes anidados, recubrimientos)
- Cambiar las dimensiones o el material del resorte
- Utilice amortiguadores de sobretensión o guías de resorte
Efectos del aumento repentino
- Fallo por fatiga prematura
- Choque de bobinas y daños por impacto
- Pérdida de capacidad de carga
- Ruido y vibración excesivos
- Comportamiento impredecible del resorte
Calculadora de velocidad crítica (sobretensión de resorte)
Calcula la frecuencia de sobretensión y la velocidad crítica de resortes helicoidales. La sobretensión se produce cuando las espiras del resorte vibran en resonancia, lo que provoca tensión y falla.
Fórmula: fs = c/(2L) donde c = velocidad de onda, L = longitud del cable.
💼 Aplicaciones
- Resorte de válvula del motor: Funcionamiento a 6000 RPM = 100 Hz. Frecuencia de sobretensión del resorte: 250 Hz. Relación de seguridad: 100/250 = 0,4 < 0,5 ✓ Seguro. Un índice de resorte más alto o menos espiras aumentan la frecuencia de sobretensión.
- Aislador de vibraciones: Equipo de 1480 RPM. Los resortes no deben sobrecalentarse. Calculado: 3500 RPM crítico. Relación: 1480/3500 = 0,42 ✓
- Alivio de presión del compresor: Resorte en válvula, ciclo rápido 60 Hz. Sobretensión: 180 Hz. Seguro, pero verifique armónicos a 2× y 3× frecuencia de operación.
Prevención de sobretensiones:
Reglas de diseño: La frecuencia de operación debe ser < 0,5 × frecuencia de sobretensión. Para aplicaciones críticas: < 0,3 × frecuencia de sobretensión.
Soluciones si está demasiado cerca: Aumente el diámetro del cable, disminuya el diámetro medio, reduzca las bobinas activas, utilice manguitos de amortiguación y resortes anidados.
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